近日，工信部印发《工业互联网专项工作组2023年工作计划》，计划推动不少于3000家企业建设5G工厂，建成不少于300家5G工厂，打造30个试点标杆。5G全连接工厂，是指利用5G技术集成的工业互联网基础设施网络，为了实现5G+工业互联网，需要新建或改造工厂生产现场的不同场景。改造5G工厂，意味着更多5G设备将进入工厂，而每一个全新的5G设备都是对5G相关芯片的需求。在这样的背景下，5G芯片市场有望迎来新一轮的增长。
01
5G基站相关芯片市场
作为5G网络的数字基础设施，发展5G基站是推广5G的重中之重。根据工信部数据，截至2023年4月底我国5G基站总数达273.3万个。具备千兆网络服务能力的10G PON端口数达1880万个，比上年末净增357万个。
根据《电信业采购供应链发展报告》，在云网建设芯片供应市场方面，目前国内5G基站等设备所需芯片的供应主要来自中国国内，占比近90%；而射频PA等器件由日、欧厂商供应。
5G基站基带芯片
基带芯片是指用来将模拟信号转化为基带信号（数字信号），或对接收到的基带信号进行解码的芯片。目前华为和中兴具备5G基站基带芯片的设计能力，且产品性能强劲。虽然面临国外其他产品的竞争，但可以满足国内运营商的需求。不过国内5G基站基带芯片的瓶颈主要在制造环节，华为与中兴的5G基站基带芯片均依赖于台积电的7nm制程。
基站功率放大器
功率放大器（PA，Power Amplifier）是射频模块的重要组成部分，负责发射通道的射频信号放大。总体来看，基站PA基本由国外厂商垄断，这些领先厂商大多采取的是IDM模式，具有全方位的领先优势。国内厂商主要靠收购和自主研发，设计环节参与企业较少；在材料、工艺、制造环节国内厂商已有布局。
目前虽然有很多厂商在推进，但还很少有量产的成熟产品，其原因除了发展晚、门槛高之外，市场空间小（跟手机PA市场相比）也是其一。随着5G网络的大规模建设，特别是大规模MIMO技术的应用，基站PA的需求量将大增，或将能加快国产化进程。
5G基站功率放大器主要有三种：基于硅的横向扩散金属氧化物半导体（Si LDMOS）、砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN），分别代表第一、二、三代半导体材料。其中LDMOS与GaN功率放大器适用于宏基站，GaAs功率放大器适用于小基站。LDMOS功率放大器仅在3.5GHz频率范围内有效，而GaN功率放大器则能有效满足5G的高功率、高通信频段和高效率等要求。
LDMOS是一种成熟且价格低廉的技术，在4G基站市场上率先领先。LDMOS 适用于较低频段，一些移动运营商正在为 5G 部署低频段和高频段。LDMOS功率放大器市场主要由飞思卡尔（Freescale）、恩智浦（NXP）、英飞凌（Infineon）垄断。2015年NXP收购Freescale，同时将其射频部门出售给北京建广资本，后者将其改组为Ampleon公司，由此，中国成功突破了基站PA领域的技术空白。
GaAs功率放大器的主要厂家有Skyworks、Qorvo、Broadcom、日本村田，国内暂无厂商研发成功5G基站GaAs PA。国内产业研究所有研发，处于刚起步阶段。
GaN功率放大器的主要国外厂家有住友电工、Cree、Qorvo 和 MACOM，其中住友电工与Cree是行业龙头，市场占有率均超过30%，住友电工还是华为GaN 射频器件最大供应商。国内厂商苏州能讯发布了适合5G移动通信的GaN功放管，针对无线通信基站进行了特殊优化，易于设计成Doherty架构的宽带功率放大器。2021年9月，优镓科技宣布全方位射频功率多芯片模块(MCM)产品组合将全面上市，支持开发用于5G基站的大规模MIMO有源天线系统。Yole 称，到2025 年，GaN RF 市场总额将从 7.4 亿美元增加到超过 20 亿美元，复合年增长率为 12%。
基站射频开关、低噪声放大器
射频开关（Switch）与低噪声放大器（LNA，Low Noise Amplifier）也是射频模块的重要组成部分，射频开关用于实现射频信号接收与发射的切换、不同频段的切换。LNA负责接收端信号放大。
基站射频开关与LNA市场主要由国外Skyworks、Qorvo、Broadcom、村田、NXP等主导。国内厂家以手机侧产品为主，鲜有基站侧产品，其中卓胜微是国产射频开关和LNA的领导者。卓胜微于2020年布局5G基站射频芯片，计划投入16.4亿元，分两期用5年时间研发5G通信基站射频器件并实现产业化。2022年，卓胜微在投资者关系问答中表示，公司采用GaAs工艺的射频低噪声放大器产品及RF SOI工艺的射频开关产品已在通信基站领域实现客户端小批量出货。
光通信芯片
光通信芯片主要指激光器芯片（LDChip）和探测器芯片（PD Chip），分别负责电信号转换为光信号、光信号转换为电信号，是光模块最核心的功能芯片。激光器芯片根据发光类型和调制类型主要可分为三种：DFB、EML和VCSEL, 探测器芯片主要有两种类型：PIN、APD。根据传输速率可分为10G、25G、50G芯片，5G网络建设需要25G以上的高端芯片。
目前低端10G光芯片市场已处于完全竞争格局，国内30余家企业具备研发能力。高端25G及以上光芯片市场长期由外企垄断，美国II-VI拥有业界最先进的64GEML光芯片，博通、Neophotonics拥有56G光芯片，三菱电机拥有28G EML光芯片，Lumentum、住友电工拥有25G光芯片。国内华为海思、光迅科技、武汉敏芯、陕西源杰已量产25G光芯片,海信宽带、华工科技、索尔思也即将实现25G光芯片的量产。
国内光芯片企业主要集中在10G及以下中低速率激光器芯片市场，在25G及以上高速率激光器芯片市场缺乏竞争力，大部分厂商仍在研发或小规模试产阶段，国产化率仅约5%。
其中，在25G光芯片领域，国内部分厂商已成功量产，50G及以上光芯片市场完全由国外一线厂商垄断，国内龙头处于攻关阶段，仅有部分样品正在测试阶段，未来2-3年有望批量生产。
申港证券表示，5G设备升级和相关应用落地以及大量数据中心设备更新和新数据中心落地将持续推动光芯片市场规模的增长，预计2026年我国光芯片市场规模有望扩大至29.97亿美元。
02
赋能千行百业，5G市场的未来
根据GSMA（全球移动通信系统协会）发布的《中国移动经济发展2023》年度报告，中国5G连接数在2022年底已超过全球总量的60%，作为世界上最大的5G市场，2025年，中国将成为首个5G连接数达到10亿的市场；到2030年，中国的5G连接数将达16亿，占比接近全球总数的三分之一。这样的数字意味着，5G市场的潜力仍待发掘。
5G市场的第一个动力是更广的覆盖面积。在城市的地面上，也许我们已经习惯了5G网络的覆盖，但在地下仍有5G发展的空间。中国电信上海公司积极推进地铁区间隧道的5G建设，在轨道交通4号线创新性打造“设备上车+高速无线回传”的5G新型车地系统覆盖方案，目前已经在4号线外圈宜山路站至蓝村路站开通试点，地铁车厢内业务峰值速率突破2.1Gbps，均值速率达到1.7Gbps。
5G市场的第二个动力是更丰富的应用。除了让网速更快，5G网络的潜力更在于为不同的行业带来革命性的变革。5G已经在矿山、港口、电力、工厂等多行业实现了规模复制。截至5月底，中国移动已打造全球最大规模5G网络，建成超162万个5G基站，5G套餐客户数达6.98亿，5G行业应用案例超2.3万个。在电力领域，中国联通联合天津华电结合5G专网及相关平台应用，打造了“京津冀地区首个5G智慧电厂”；在工业领域，中国联通为长安汽车打造的5G+边缘控制平台首次突破5G核心制造环节，改变了传统生产系统，为长安汽车生产管理带来了巨大价值；在医疗领域，5G让医生在浙江为新疆的病人进行了一台台复杂且成功的手术。
智慧城市、智慧医疗、智能矿山等一系列典型案例，是5G市场让人期待的未来。5G发展成就，不仅体现在大规模的市场、覆盖能力和连接数，更为重要的是，5G在垂直行业上的创新应用可圈可点，这为数字经济发展注入动力。
03
5G扩展小基站已经实现100%国产化
我国5G商用四年以来，实现了独立组网、共建共享、虚拟专网等关键功能。在看到5G市场的潜力的同时，我们也自然会期待国内产业链的相关厂商可以提升国产化水平。
近日，中国电信研究院发布消息称，5G扩展型小基站国产化pRRU研发取得成功，芯片和器件国产化率达100%，实现了小基站产品国产化研发的“首个里程碑”，推动了小基站设备国产芯片的应用和发展。北京力通通信的射频收发芯片、南京创芯慧联的DFE芯片等。
中国电信5G扩展型小基站国产化pRRU项目团队自主完成了产品技术方案、芯片选型、原理图、PCB设计等硬件研发工作，开发了DFE嵌入式软件代码，成功实现了pRRU整机国产化芯片器件的集成应用。目前，项目团队已成功打通BBU、HUB和国产化pRRU的端到端业务，完成了实验室测试，典型射频指标如EVM、ACLR、接收机灵敏度等均满足行标和企标要求。
相信扩展型小基站的100%国产化只是国内5G相关芯片国产化的第一个里程碑，我们期待未来更多5G国产芯片的应用和发展。
